Verfahren und Vorrichtung zur Aufrechterhaltung eines kathodischen Korrosionsschutzes für metallische Flächen

Abstract

 Mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zur Aufrechter­haltung eines kathodischen Korrosionsschutzes für metalli­sche, mit einem Elektrolyten in Berührung stehende Flä­chen, mit Fremdstrom unter Verwendung einer inerten Elek­trode als Fremdstromanode und eines Potentiostaten, wobei der Schutzstrom periodisch abgeschaltet und das vorhandene Potential (E_Ist) direkt zwischen der in dieser Phase als Bezugselektrode wirkenden Fremdstromanode und der zu schützenden Oberfläche gemessen und mit dem am Potentiosta­ten eingestellten Schutzpotential (E_Soll) verglichen wird und die Differenz (E_Ist-E_Soll) direkt als Regelgröße für den Schutzstrom herangezogen wird soll eine Lösung geschaffen werden, mit der erreicht wird, daß das jeweils gerade herrschende Schutzpotential unabhängig von dem geflossenen Schutzstrom meßbar und damit nachregelbar ist.
Dies wird dadurch erreicht, daß das Potential (E_Ist) nach einem geringfügigen zeitlichen Intervall nach dem Abschal­ten gemessen und als Regelgröße in der Regelphase für den in der Einschaltzeit fließenden Schutzstrom herangezogen wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Aufrecht­erhaltung eines kathodischen Korrosionsschutzes für metal­lische, mit einem Elektrolyten in Berührung stehende Flä­chen, mit Fremdstrom unter Verwendung einer inerten Elek­trode als Fremdstromanode und eines Potentiostaten, wobei der Schutzstrom periodisch abgeschaltet und das vorhandene Potential (E_Ist) direkt zwischen der in dieser Phase als Bezugselektrode wirkenden Fremdstromanode und der zu schützenden Oberfläche gemessen und mit dem am Potentio­staten eingestellten Schutzpotential (E_Soll) verglichen wird und die Differenz (E_Ist-E_Soll) direkt als Regelgröße für den Schutzstrom herangezogen wird.

[0002] Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-PS 29 16 934 der Anmelderin bekannt. Dieses Verfahren hat sich im vielfa­chen Einsatz in der Praxis bewährt.

[0003] Forschungsergebnisse haben nun gezeigt, daß das bekannte Verfahren noch verbessert werden kann, und zwar insbeson­dere dahingehend, daß die Messungen möglichst stromunab­hängig durchgeführt werden.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Lö­sung, mit der erreicht wird, daß das jeweils gerade herr­ schende Schutzpotential unabhängig von dem geflossenen Schutzstrom meßbar und damit nachregelbar ist.

[0005] Mit einem Verfahren der eingangs bezeichneten Art wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Potential (E_Ist) nach einem geringfügigen zeitlichen Intervall als Wartephase nach dem Abschalten gemessen und als Regelgröße in der Regelphase für den in der Einschalt­zeit fließenden Schutzstrom herangezogen wird.

[0006] Durch die Unterteilung des Intervalles, in welchem der Schutzstrom abgeschaltet ist, in eine Wartephase und eine Meß- und Regelphase, wird erreicht, daß das Potential unab­hängig von der Größe des vorher geflossenen Schutzstromes gemessen wird. Dabei macht sich die Erfindung die Erkennt­nis zunutze, daß nach dem Abschalten nicht etwa wie vorher angenommen wurde, eine z.B. platinierte Titananode sofort und für einen längeren Zeitraum ein sehr stabiles konstan­tes Potential aufweist, sondern daß nach dem Abschalten zwar sofort der Abfall des Potentiales, der dem Ohm'schen Spannungsabfall an der Elektrode entspricht, erfolgt, und daß sich daran aber ein weiterer relativ schneller Poten­tialabfall anschließt, der von der Höhe der vorausgegan­genen Polarisation und damit von dem in dem Einschaltinter­vall, geflossenen Strom abhängt. Das stabile Potential, das es zu messen gilt, wird erst nach einer gewissen Zeit erreicht, was die Erfindung ausnutzt.

[0007] War die bekannte Regelungsart schon anderen Schutzarten des kathodischen Korrosionschutzes überlegen, nicht zu­letzt deswegen, weil die inerte Elektrode als Fremdstrom­anode und als Bezugselektrode herangezogen wurde, so war doch nicht mit Sicherheit auszuschließen, daß sich Meßfeh­ler einschlichen, daß z.B. zu niedrig oder zu hoch gemes­sen wurde und damit ein zu niedriger oder zu hoher Schutz­strom aufgelegt wurde, was entweder keinen ausreichenden Korrosionsschutz mit sich brachte oder aber eine uner­wünschte Wasserstoffentwicklung. Dem beugt die vorliegende Erfindung vor.

[0008] Da die beschriebenen Erscheinungen insgesamt vergleichswei­se kurze Zeiten benötigen, sieht die Verfahrensweise in Ausgestaltung vor, daß die gesamte Abschaltzeit, d.h. die Summe aus Wartephase und Regelphase kleiner gleich 10 ms ist, wobei die Erfindung auch vorsieht, daß die Einschalt­phase des Schutzpotentiales ein Mehrfaches dieser Gesamtab­schaltzeit beträgt.

[0009] Zur Lösung der gestellten Aufgabe und zum Erreichen der oben angesprochenen Vorteile sieht die Erfindung auch eine Vorrichtung vor, die sich dadurch auszeichnet, daß sie zur Verzögerung des Meßbeginns nach Abschalten des Schutzpoten­tiales mit einem elektronischen Verzögerungsglied versehen ist.

[0010] Hierbei kann das Verzögerungsglied so ausgebildet sein, daß die Verzögerung im Bereich von 30 µs, insbesondere im Bereich von 25 - 50 µs liegt.

[0011] Die Vorrichtung weist erfindungsgemäß auch ein Regelglied auf, durch welches die Abschaltzeit zur Ermittlung der Re­gelgröße für den Schutzstrom auf höchstens 10 ms begrenz­bar ist, wobei darüber hinaus ein Regelglied vorgesehen sein kann, durch welches die Aufschaltzeit des Schutzstro­mes auf ein Vielfaches der gesamten Abschaltzeit ausdehn­bar ist.

[0012] Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung bei­spielsweise näher erläutert, diese zeigt in

Fig. 1 eine Potential-Zeit-Kurve sowie in

Fig. 2 ein vereinfachtes Schaltbild einer Vorrichtung nach der Erfindung.

[0013] Die in der Fig 1 als Beispiel dargestellte Potential-Zeit-Kurve zeigt den Verlauf des Potentials nach Abschalten des Stromes bei zwei verschiedenen Stromstärken. Dabei handelt es sich um Ströme, die in der Einschaltzeit durch eine platinierte Titan-Anode geflossen waren.

[0014] Aus den Kurvenverläufen ist ersichtlich, daß der Abfall des Potentials, der dem Ohm'schen Spannungsabfall an der Elektrode entspricht, wie oben bereits angegeben, zwar so­fort erfolgt. Diesem Abfall schließt sich aber ein weite­rer Potentialabfall an. Dieser zweite vergleichsweise ra­sche Abfall ist von der Höhe der vorausgegangenen Polari­sation und damit von dem in der Einschaltphase geflossenen Strom abhängig.

[0015] Wie sich aus dem Diagramm ergibt, wird das Potential erst nach einer Zeit von ca. 40 µs erreicht.

[0016] Wie sich aus Fig. 2 ergibt, steht die zu schützende Ober­fläche 1 in Kontakt mit einem Elektrolyten 2, beispielswei­se Meerwasser bei einem Schiffsrumpf oder Haushaltswasser bei einem Warmwasserboiler oder dgl. Die zu schützende Oberfläche 1 ist mit einem Sollspannungsgeber 3 verbunden, mit dem das Schutzpotential (E_Soll) eingestellt werden soll.

[0017] Über die Leitung 4 ist der Sollspannungsgeber 3 mit einem Trennverstärker 5 verbunden, dessen einer Ausgang 6 den einen Teil 7 eines Doppelschalters 8 beaufschlagt. Der an­dere Teil des Doppelschalters 8 ist mit 9 bezeichnet. Zwi­schen den beiden Teilen 7 und 9 des Doppelschalters 8 liegt ein Integrator 10.

[0018] Der Doppelschalter 8 wird, wie sich aus Fig. 2 ergibt, von einem Steuerelement 11 betätigt, welches einmal einen Zeit­geber umfaßt und die Funktionen "Ein/Aus" ausübt. Hinter dem Teil 9 des Doppelschalters 8 ist ein Stromverstärker 12 geschaltet, dessen einer Ausgang über die Leitung 13 mit einer mit Elektrolyten 2 eintauchenden Elektrode 14 verbunden ist. Die Elektrode 14 ihrerseits ist auch über die Leitung 15 mit dem Trennverstärker 5 verbunden. Zusätz­lich ist ein elektronisches Verzögerungsglied 17 vorgese­hen.

[0019] Angedeutet ist die Möglichkeit zur Regelung und zur Auf­rechterhaltung des Schutzpotentiales die notwendige Ener­gie durch ein Netzteil 16 zu beziehen, dessen Ein- und Aus­gänge mit den entsprechenden Spannungsbezeichnungen, die denen der Ein- und Ausgänge des Schutzsystems entsprechen, bezeichnet sind.

[0020] Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist dabei die folgende: Während einer vom Steuerelement 11 definierbaren Einschalt­zeit fließt der Schutzstrom. Soll nun geregelt werden, wird der Schutzstrom über das Steuerglied 11 abgeschaltet und nach einer Wartephase, die vom Verzögerungsglied 17 bestimmt wird, das Potential (E_Ist) zwischen der in diesem Schaltzustand als Bezugselektrode wirkenden Elektrode 14 und der zu schützenden Oberfläche 1 verglichen, wobei die zu schützende Oberfläche auf Masse liegt. Eine ggf. vorhandene Regelabweichung (E_Ist-E_Soll) wird vom Integrator 10 in der Regelphase mehrfach aufintegriert, wobei die aufintegrierte Spannung zur Steuerung des nachfolgend wieder zugeschalteten Schutzstromes dient. Dieser Vorgang wird periodisch wiederholt.

Ansprüche

1. Verfahren zur Aufrechterhaltung eines kathodischen Korro­sionsschutzes für metallische, mit einem Elektrolyten in Berührung stehende Flächen, mit Fremdstrom unter Verwen­dung einer inerten Elektrode als Fremdstromanode und eines Potentiostaten, wobei der Schutzstrom periodisch abgeschal­tet und das vorhandene Potential (E_Ist) direkt zwischen der in dieser Phase als Bezugselektrode wirkenden Fremd­stromanode und der zu schützenden Oberfläche gemessen und mit dem am Potentiostaten eingestellten Schutzpotential (E_Soll) verglichen wird und die Differenz (E_Ist-E_Soll) direkt als Regelgröße für den Schutzstrom herangezogen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Potential (E_Ist) nach einem geringfügigen zeit­lichen Intervall als Wartephase nach dem Abschalten gemes­sen und als Regelgröße in der Regelphase für den in der Einschaltzeit fließenden Schutzstrom herangezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wartephase mindestens 30 µs dauert.

3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gesamtabschaltzeit kleiner gleich 10 ms ist.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einschaltzeit des Schutzstromes ein Mehrfaches der Gesamtabschaltzeit beträgt.

5. Vorrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens eines der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie zur Verzögerung des Meßbeginnes nach Abschalten des Schutzstromes mit einem elektronischen Verzögerungs­glied (17) versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
gekennzeichnet durch
ein elektronisches Verzögerungsglied (17), das Verzögerun­gen im Bereich von 30 µs, insbesondere im Bereich von 25 - ­50 µs, bewirkt.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
ein Regelglied (11), durch das die Abschaltzeit zur Ermitt­lung der Regelgröße für den Schutzstrom auf höchstens 10 ms begrenzbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
gekennzeichnet durch
ein Regelglied (11), durch das die Aufschaltzeit des Schutzstromes auf ein Vielfaches der gesamten Abschaltzeit ausdehnbar ist.

Zeichnung